宋少民--混凝土組成材料—骨料篇

1、混凝土組成材料混凝土組成材料骨料篇骨料篇BUCEA2012-12-18現(xiàn)代混凝土材料理論與應(yīng)用培訓(xùn)本節(jié)前言本節(jié)前言 骨料相對而言比較便宜而且不會與水發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，因此傳統(tǒng)觀念上人們把它作為混凝土的惰性填充料。然而，由于人們?nèi)找嬲J識到骨料對混凝骨料對混凝土和易性、尺寸穩(wěn)定性、耐久性、強度土和易性、尺寸穩(wěn)定性、耐久性、強度以及經(jīng)濟性方面的重要作用以及經(jīng)濟性方面的重要作用。因此我們必須象重視水泥那樣重視骨料。象重視水泥那樣重視骨料。2012-12-18 混凝土中最穩(wěn)定的組分是骨料混凝土中最穩(wěn)定的組分是骨料.如果如果不能用足夠包裹骨料的最少量的漿體和不能用足夠包裹骨料的最少量的漿體和最大量的骨料

2、組成具有工程所需要的良最大量的骨料組成具有工程所需要的良好施工性能的拌和物，是不可能得到耐好施工性能的拌和物，是不可能得到耐久的混凝土的。久的混凝土的。 我們必須充分認識到我們必須充分認識到：2012-12-18我們應(yīng)該重視骨料的品質(zhì)我們應(yīng)該重視骨料的品質(zhì)2012-12-18我國混凝土質(zhì)量比西方國家的差，主要我國混凝土質(zhì)量比西方國家的差，主要原因在于骨料的質(zhì)量；原因在于骨料的質(zhì)量；骨料質(zhì)量首先不是強度，重要的是骨料質(zhì)量首先不是強度，重要的是使用使用級配和粒形良好的骨料可以得到較小用級配和粒形良好的骨料可以得到較小用水量的拌和物水量的拌和物。2012-12-18授課提綱授課提綱 骨料的定義與分類

3、骨料的定義與分類 骨料的加工制備骨料的加工制備 骨料的作用骨料的作用 級配與粒徑分布級配與粒徑分布 粒形與表面織構(gòu)粒形與表面織構(gòu) 有害物質(zhì)有害物質(zhì) 吸水性和表面潮濕狀態(tài)吸水性和表面潮濕狀態(tài) 強度與彈性模量強度與彈性模量 關(guān)于機制砂關(guān)于機制砂2012-12-185.005.002.502.501.251.250.6300.6300.3150.3150.1600.16010010080.080.063.063.050.050.040.040.031.531.525.025.020.020.016.016.010.010.05.05.0骨料（骨料（aggregateaggregate）的定義與分類）

4、的定義與分類碎碎石石卵卵石石天天然然砂砂人人工工砂砂混混合合砂砂粗骨料粗骨料細骨料細骨料mmmmmmmm普通混凝土用砂、石質(zhì)量標準及普通混凝土用砂、石質(zhì)量標準及檢驗方法標準檢驗方法標準JGJ52-2006JGJ52-2006骨料的制備骨料的制備需要提示注意的是需要提示注意的是破碎設(shè)備和工藝決定著顆粒破碎設(shè)備和工藝決定著顆粒的粒形的粒形。對于石灰石等層狀沉積巖，。對于石灰石等層狀沉積巖，鄂式破碎鄂式破碎機和反擊式破碎機就容易產(chǎn)生扁平顆粒。機和反擊式破碎機就容易產(chǎn)生扁平顆粒。目前比較先進目前比較先進的破碎工藝是由鄂式破碎機的破碎工藝是由鄂式破碎機圓錐式破碎機圓錐式破碎機豎軸沖擊破碎機組成的加工豎軸

5、沖擊破碎機組成的加工設(shè)備與工藝系統(tǒng)。設(shè)備與工藝系統(tǒng)。2012-12-182012-12-18骨料加工主要設(shè)備圖示骨料加工主要設(shè)備圖示 鄂破 圓錐破 豎軸沖擊破不同工藝加工出碎石質(zhì)量的對比不同工藝加工出碎石質(zhì)量的對比2012-12-18骨料的作用骨料的作用 骨架作用，傳遞應(yīng)力骨架作用，傳遞應(yīng)力 抑制收縮，防止開裂抑制收縮，防止開裂 對于對于干硬性混凝土、低塑性混凝土和高干硬性混凝土、低塑性混凝土和高強泵送混凝土粗骨料要求高于混凝土強度強泵送混凝土粗骨料要求高于混凝土強度，普通泵送混凝土一般骨料可不要求立方體普通泵送混凝土一般骨料可不要求立方體抗壓強度指標抗壓強度指標。 2012-12-18為什么

6、把砂石稱為骨料？為什么把砂石稱為骨料？在傳統(tǒng)觀念中把砂石叫做骨料的原因是在傳統(tǒng)觀念中把砂石叫做骨料的原因是認為骨料起強度作用而作為混凝土的骨認為骨料起強度作用而作為混凝土的骨架，這是針對于傳統(tǒng)低塑性混凝土的理架，這是針對于傳統(tǒng)低塑性混凝土的理解。解。骨料的骨架作用主要是穩(wěn)定混凝土的骨料的骨架作用主要是穩(wěn)定混凝土的體積而不是強度。體積而不是強度。純的水泥漿體硬化后純的水泥漿體硬化后收縮過大，無法用于結(jié)構(gòu)，必須有骨料收縮過大，無法用于結(jié)構(gòu)，必須有骨料對水泥漿體的收縮起約束作用，而且骨對水泥漿體的收縮起約束作用，而且骨料在混凝土中必須占據(jù)大部分體積。料在混凝土中必須占據(jù)大部分體積。 決定預(yù)拌混凝土強

7、度的不是骨料決定預(yù)拌混凝土強度的不是骨料對混凝土的強度其決定作用的是對混凝土的強度其決定作用的是混凝土的水灰比（水膠比），所以混凝土的水灰比（水膠比），所以目前用強度很低的輕骨料（陶粒）目前用強度很低的輕骨料（陶粒）已能配制出已能配制出C50C50的泵送混凝土。的泵送混凝土。 2011-11-29骨料對混凝土收縮的影響骨料對混凝土收縮的影響骨料的級配與粒徑分布骨料的級配與粒徑分布骨料的級配應(yīng)該比較好，只有這樣，骨料的級配應(yīng)該比較好，只有這樣，較少的細顆粒才能填充滿粗顆粒之間的較少的細顆粒才能填充滿粗顆粒之間的空隙，這有利于空隙，這有利于減少骨料骨架中的空隙減少骨料骨架中的空隙率。率。砂石空隙又

8、被膠凝材料漿體填充。砂石空隙又被膠凝材料漿體填充。 骨料的良好級配的特征骨料的良好級配的特征 骨料級配良好的重要考察指標是具有較骨料級配良好的重要考察指標是具有較低的低的空隙率空隙率。尤其是粗骨料的空隙率影響。尤其是粗骨料的空隙率影響著砂率和漿骨比。著砂率和漿骨比。 骨料具有適當小的表面積骨料具有適當小的表面積 在保證和易性的前提下，盡可能采用較在保證和易性的前提下，盡可能采用較多的大粒徑骨料。多的大粒徑骨料。有適當?shù)募毠橇?，以滿足工作性要求。有適當?shù)募毠橇?，以滿足工作性要求。良好的骨料級配可以控制用水量良好的骨料級配可以控制用水量2012-12-18粗骨料的分倉上料粗骨料的分倉上料為保證粗骨

9、料的良好級配，降低空隙率，為保證粗骨料的良好級配，降低空隙率，目前越來越多的重要工程和商品混凝土目前越來越多的重要工程和商品混凝土攪拌站采用攪拌站采用5-10mm5-10mm和和10-20mm10-20mm兩級配或三兩級配或三級配分別計量上料。級配分別計量上料。原因是即使采石場做到了級配，運到現(xiàn)原因是即使采石場做到了級配，運到現(xiàn)場也沒有了級配，因此要求一律采用分場也沒有了級配，因此要求一律采用分單粒級進料分級封閉儲存，級配后分級單粒級進料分級封閉儲存，級配后分級上料。上料。2012-12-18砂的篩分析實驗砂的篩分析實驗砂的粗細程度是指不同粒徑的砂混合在砂的粗細程度是指不同粒徑的砂混合在一起后

10、的總體平均粗細程度。通常有粗一起后的總體平均粗細程度。通常有粗砂、中砂、細砂之分。砂、中砂、細砂之分。砂的顆粒級配和粗細程度用篩分析的方砂的顆粒級配和粗細程度用篩分析的方法進行測定。用級配區(qū)表示砂的顆粒級法進行測定。用級配區(qū)表示砂的顆粒級配，用細度模數(shù)表示砂的粗細。配，用細度模數(shù)表示砂的粗細。 2012-12-18 砂的篩分析方法是用一套孔徑為砂的篩分析方法是用一套孔徑為9.50mm9.50mm、4.75mm4.75mm、2.36mm2.36mm、1.18mm1.18mm、及、及600600m m、300300m m、150150m m的標準方孔篩，將質(zhì)量為的標準方孔篩，將質(zhì)量為500g500

11、g的干砂試的干砂試樣由粗到細依次過篩，然后稱得余留在各個樣由粗到細依次過篩，然后稱得余留在各個篩上的砂子質(zhì)量（篩上的砂子質(zhì)量（g g），計算分計篩余百分率），計算分計篩余百分率aiai（各號篩的篩余量與試樣總量之比）、累（各號篩的篩余量與試樣總量之比）、累計篩余百分率計篩余百分率AiAi（該號篩的篩余百分率加上（該號篩的篩余百分率加上該號篩以上各篩余百分率之和）。分計篩余該號篩以上各篩余百分率之和）。分計篩余與累計篩余的關(guān)系見表與累計篩余的關(guān)系見表5.15.1。 根據(jù)下列公式計算砂的細度模數(shù)根據(jù)下列公式計算砂的細度模數(shù)( (M Mx)x)：1165432xA-100 5A-)AAAA(AM20

12、12-12-18砂的粗細程度砂的粗細程度細度模數(shù)細度模數(shù)M Mx x篩孔尺寸，篩孔尺寸，mmmm分計篩余，分計篩余，% %累計篩余，累計篩余，% %5.005.002.502.501.251.250.6300.6300.3150.3150.1600.160a a1 1a a2 2a a3 3a a4 4a a5 5a a6 6A A1 1=a=a1 1A A2 2=a=a1 1+a+a2 2A A3 3=a=a1 1+a+a2 2+a+a3 3A A4 4=a=a1 1+a+a2 2+a+a3 3+a+a4 4A A5 5=a=a1 1+a+a2 2+a+a3 3+a+a4 4+a+a5 5A

13、 A6 6=a=a1 1+a+a2 2+a+a3 3+a+a4 4+a+a5 5+a+a6 63.7-3.1 3.7-3.1 粗粗 砂砂3.0-2.3 3.0-2.3 中中 砂砂2.2-1.6 2.2-1.6 細細 砂砂細度模數(shù)細度模數(shù)/%1區(qū)2區(qū)3區(qū)/mm圖4.2 砂的級配曲線/mm/% 篩分曲線超過篩分曲線超過3 3區(qū)往左上偏時，表示區(qū)往左上偏時，表示砂過細，拌制砂過細，拌制混凝土?xí)r需要的膠凝材料漿量多，易使混凝土收縮增混凝土?xí)r需要的膠凝材料漿量多，易使混凝土收縮增大大；超過；超過1 1區(qū)往右下偏時，表示區(qū)往右下偏時，表示砂過粗，配制的混凝砂過粗，配制的混凝土，其拌合物的和易性不易控制，而

14、且內(nèi)摩擦大，不土，其拌合物的和易性不易控制，而且內(nèi)摩擦大，不易振搗成型易振搗成型。處于處于2 2區(qū)級配的砂，其粗細適中，級配區(qū)級配的砂，其粗細適中，級配較好，是配制混凝土的最理想的級配區(qū)較好，是配制混凝土的最理想的級配區(qū)。 例例4-14-1某干砂某干砂500g500g的篩分結(jié)果如下表所列。的篩分結(jié)果如下表所列。試計算該砂的細度模數(shù)并評定其級配試計算該砂的細度模數(shù)并評定其級配2012-12-18計算各篩的分計篩余百分數(shù)和累計篩余百計算各篩的分計篩余百分數(shù)和累計篩余百分數(shù)如下表：分數(shù)如下表： 篩孔篩孔 尺寸尺寸(mm) 分計分計篩余篩余量（量（g） 分計篩余（）分計篩余（） 累計篩余累計篩余（）（

15、） 4.75 5 a1=5/500=1 A1=a1=1 2.36 100 a2=100/500=20 A2=A1+ a2=21 1.18 150 a3=150/500=30 A3=A2+ a3=51 0.60 145 a4=145/500=29 A4=A3+ a4=80 0.30 80 a5=80/500=16 A5=A4+ a5=96 0.15 20 a6=20/500=4 A6=A5+ a6=100 石的最大粒徑（石的最大粒徑（D Dmaxmax）混凝土粗骨料的最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最混凝土粗骨料的最大粒徑不得超過結(jié)構(gòu)截面最小尺寸的小尺寸的1/41/4，同時不得大于鋼筋間最小凈距的，同時

16、不得大于鋼筋間最小凈距的3/43/4；對于混凝土實心板，骨料的最大粒徑不宜超過對于混凝土實心板，骨料的最大粒徑不宜超過板厚的板厚的1/21/2，且不得超過，且不得超過50mm50mm；對于泵送混凝土，骨料最大粒徑與輸送管內(nèi)徑對于泵送混凝土，骨料最大粒徑與輸送管內(nèi)徑之比，碎石不宜大于之比，碎石不宜大于1:31:3，卵石不宜大于，卵石不宜大于1:2.51:2.5。為避免混凝土難以流入模板和鋼筋之間的空隙，為避免混凝土難以流入模板和鋼筋之間的空隙，最大粒徑不得超過保護層厚度的最大粒徑不得超過保護層厚度的2/32/3為宜。為宜。2012-12-18最大粒徑對混凝土變化帶來兩種相反效果最大粒徑對混凝土變

17、化帶來兩種相反效果膠凝材料和稠度相同，用通過粒徑較大膠凝材料和稠度相同，用通過粒徑較大的骨料比粒徑較小的骨料配制混凝土所需的骨料比粒徑較小的骨料配制混凝土所需拌合水用量少；拌合水用量少；粒徑較大的骨料是界面過渡區(qū)有更多微粒徑較大的骨料是界面過渡區(qū)有更多微裂紋，從而更加薄弱；裂紋，從而更加薄弱；對高強混凝土對高強混凝土2828天強度的影響更顯著。天強度的影響更顯著。一般情況，水膠比一定時，減少骨料粒一般情況，水膠比一定時，減少骨料粒徑會提高拉徑會提高拉- -壓強度比。壓強度比。2012-12-18骨料粒徑大于保護層厚度造成的缺陷骨料粒徑大于保護層厚度造成的缺陷砂漿收縮是混凝土的兩倍砂漿收縮是混凝

18、土的兩倍粗骨料的粒徑效應(yīng)粗骨料的粒徑效應(yīng)D Dm m增大，削弱了粗集料與水泥漿體的增大，削弱了粗集料與水泥漿體的黏結(jié)，增大了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性；黏結(jié)，增大了內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性；粗骨料對水泥硬化體收縮起約束作用，粗骨料對水泥硬化體收縮起約束作用，由于二者彈性模量不同，因而混凝土由于二者彈性模量不同，因而混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力， D Dm m增大，拉應(yīng)力增增大，拉應(yīng)力增大；大； D Dm m增大，界面過渡區(qū)的氫氧化鈣晶增大，界面過渡區(qū)的氫氧化鈣晶體的定向排列程度增大。體的定向排列程度增大。2012-12-18粗骨料的粒徑效應(yīng)粗骨料的粒徑效應(yīng) 水膠比越低，粗骨料粒徑對滲水膠比越低，粗骨

19、料粒徑對滲透性和強度的影響越大；抗?jié)B性和透性和強度的影響越大；抗?jié)B性和強度隨最大粒徑的減小而提高，彈強度隨最大粒徑的減小而提高，彈性模量有所下降，收縮增大。性模量有所下降，收縮增大。2012-12-18骨料粒徑對混凝土滲透性的影響骨料粒徑對混凝土滲透性的影響骨料骨料粒徑粒徑與混與混凝土凝土抗凍抗凍性的性的關(guān)系關(guān)系石子粒徑和混凝土強度的關(guān)系石子粒徑和混凝土強度的關(guān)系粒粒 形形骨料的粒形與級配同樣重要。骨料的粒形與級配同樣重要。我國標準對粒形的要求太低，例如我國標準對粒形的要求太低，例如普普通混凝土用砂、石質(zhì)量標準及檢驗方法通混凝土用砂、石質(zhì)量標準及檢驗方法標準標準JGJ52-2006JGJ52-

20、2006中允許粗骨料針片狀中允許粗骨料針片狀含量上限為含量上限為25%25%，這對我國骨料加工質(zhì)，這對我國骨料加工質(zhì)量非常不利。量非常不利。2012-12-18粗骨料針片狀顆粒的定義粗骨料針片狀顆粒的定義 碎石或卵石的針狀顆粒（碎石或卵石的針狀顆粒（即顆粒的即顆粒的長度大于該顆粒的平均粒徑長度大于該顆粒的平均粒徑2.42.4倍倍）和）和片狀顆粒（片狀顆粒（即顆粒的厚度小于該顆粒的即顆粒的厚度小于該顆粒的平均粒徑平均粒徑0.40.4倍倍）其含量過多既降低混）其含量過多既降低混凝土的泵送性能和強度，又影響混凝土凝土的泵送性能和強度，又影響混凝土的耐久性。的耐久性。2012-12-18粗骨料針片狀顆

21、粒的定義粗骨料針片狀顆粒的定義 英國英國BS812BS812規(guī)定：碎石或卵石的規(guī)定：碎石或卵石的針狀顆粒（針狀顆粒（即顆粒的長度大于該顆即顆粒的長度大于該顆粒的平均粒徑粒的平均粒徑1.81.8倍倍）和片狀顆粒）和片狀顆粒（即顆粒的厚度小于該顆粒的平均即顆粒的厚度小于該顆粒的平均粒徑粒徑0.60.6倍倍）2012-12-18骨料形狀骨料形狀棱角狀棱角狀 渾圓狀渾圓狀 針狀針狀 片狀片狀C30C30，含量，含量15%15%；C30C30，含量，含量25%25%2012-12-18粒粒 形形骨料的粒形與級配同樣重要。骨料的粒形與級配同樣重要。我國標準對粒形的要求太低，例如我國標準對粒形的要求太低，例

22、如普通普通混凝土用砂、石質(zhì)量標準及檢驗方法標準混凝土用砂、石質(zhì)量標準及檢驗方法標準JGJ52-2006JGJ52-2006中允許粗骨料針片狀含量上限中允許粗骨料針片狀含量上限為為25%25%，這對我國骨料加工質(zhì)量非常不利。，這對我國骨料加工質(zhì)量非常不利。國外規(guī)定國外規(guī)定細長或者刀形顆粒應(yīng)該盡可能避細長或者刀形顆粒應(yīng)該盡可能避免或者限制不超過骨料總質(zhì)量的免或者限制不超過骨料總質(zhì)量的15%15%。這這不僅對粗骨料重要。而且對機制砂也同樣不僅對粗骨料重要。而且對機制砂也同樣重要。重要。2012-12-18 2012-12-18非常不規(guī)則顆粒圖示非常不規(guī)則顆粒圖示粒粒 形形在歐美扁平、片狀骨料以及非常

23、不規(guī)則的在歐美扁平、片狀骨料以及非常不規(guī)則的骨料一般不超過骨料一般不超過20%20%，而我國有時高達而我國有時高達80%80%。骨料粒形不好，直接導(dǎo)致漿骨比增多，骨料粒形不好，直接導(dǎo)致漿骨比增多，對混凝土和易性、強度和耐久性都產(chǎn)生不對混凝土和易性、強度和耐久性都產(chǎn)生不良影響。良影響。例如扁平、細長骨料宜在一個平面定向，例如扁平、細長骨料宜在一個平面定向，在其下部有水和空隙形成。在其下部有水和空隙形成。粒形對混凝土抗折強度影響更大，尤其粒形對混凝土抗折強度影響更大，尤其是在高強混凝土中。是在高強混凝土中。2012-12-18表面織構(gòu)表面織構(gòu)卵石表面光滑少棱角，空隙率和表面積均較小，拌制混凝土?xí)r所

24、需的水泥漿量較少，混凝土拌和物和易性較好。碎石表面粗糙，富有棱角，集料的空隙率和總表面積較大；與卵石混凝土比較，碎石具有棱角，表面粗糙，同樣體積表面積大，混凝土拌合物集料間的摩擦力較大，對混凝土的流動阻滯性較強，因此所需包裹集料表面和填充空隙的漿體較多。2012-12-18粒粒 形形如果要求流動性相同，用卵石時用水量可少些，所配制混凝土的強度不一定低。但制備高強度混凝土?xí)r，最好使用碎石，這主要是因為碎石界面粘結(jié)和機械咬合力強。顆粒表面具有不滲透的結(jié)構(gòu)特征，則不利于形成良好的粘結(jié)。骨料吸水率大則不利于抗凍性。 混凝土中充滿哲學(xué)，有利就有弊，有好就有壞。2012-12-18骨料中有害雜質(zhì)骨料中有害

25、雜質(zhì)骨料中的泥及其中的硫化物、硫酸鹽、骨料中的泥及其中的硫化物、硫酸鹽、有機物，云母、輕物質(zhì)等，會粘附在骨料有機物，云母、輕物質(zhì)等，會粘附在骨料表面，表面，影響水泥石與骨料之間的膠結(jié)能力影響水泥石與骨料之間的膠結(jié)能力或或形成薄弱部分或增大收縮或腐蝕混凝土形成薄弱部分或增大收縮或腐蝕混凝土，對混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。對混凝土的質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。因此標準對砂和石中的泥、有害雜質(zhì)含因此標準對砂和石中的泥、有害雜質(zhì)含量進行限制。否則對量進行限制。否則對混凝土強度和體積穩(wěn)混凝土強度和體積穩(wěn)定性非常不利定性非常不利。2012-12-18GB/T14684-2010GB/T14684-2010建筑用砂

26、建筑用砂規(guī)定砂中有害物質(zhì)含規(guī)定砂中有害物質(zhì)含量的限制量的限制：砂中有害物質(zhì)含量砂中有害物質(zhì)含量天然砂中含泥量和泥塊含量天然砂中含泥量和泥塊含量2012-12-18砂中有害物質(zhì)含量砂中有害物質(zhì)含量人工砂中含泥量和泥塊含量人工砂中含泥量和泥塊含量2012-12-18MB值大于1.4 機制砂堅固性 單級壓碎指標2012-12-18粗骨料針片狀含量粗骨料針片狀含量 粗骨料堅固性粗骨料堅固性 粗骨料壓碎指標粗骨料壓碎指標2012-12-18 堿骨料反應(yīng)：堿骨料反應(yīng)：水泥中的堿性氧化物水泥中的堿性氧化物（NaNa2 2O O、K K2 2O O）與骨料中的活性成分反應(yīng)，）與骨料中的活性成分反應(yīng)，生成堿硅酸

27、凝膠體，它會吸水腫脹產(chǎn)生生成堿硅酸凝膠體，它會吸水腫脹產(chǎn)生膨脹。膨脹。使用含堿量小于使用含堿量小于0.60.6的水泥，或的水泥，或摻加能抑制堿摻加能抑制堿骨料反應(yīng)的摻合料。骨料反應(yīng)的摻合料。 堿骨料反應(yīng)的結(jié)果是吸水后在水泥骨堿骨料反應(yīng)的結(jié)果是吸水后在水泥骨料表面發(fā)生膨脹性斷裂，從而導(dǎo)致混凝土料表面發(fā)生膨脹性斷裂，從而導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂。比起由于鋼筋銹蝕而導(dǎo)致的病結(jié)構(gòu)開裂。比起由于鋼筋銹蝕而導(dǎo)致的病害和開裂，堿骨料反應(yīng)的過程很慢。害和開裂，堿骨料反應(yīng)的過程很慢。 骨料中的堿活性物質(zhì)骨料中的堿活性物質(zhì) 一些規(guī)范和標準中為避免混凝土堿骨一些規(guī)范和標準中為避免混凝土堿骨料病害發(fā)生，規(guī)定不得使用堿活性骨

28、料，料病害發(fā)生，規(guī)定不得使用堿活性骨料，這樣的規(guī)定不利于資源的合理利用，我們這樣的規(guī)定不利于資源的合理利用，我們應(yīng)該意識到目前混凝土水膠比降低，摻合應(yīng)該意識到目前混凝土水膠比降低，摻合料比例較高，發(fā)生堿骨料反應(yīng)的風(fēng)險已經(jīng)料比例較高，發(fā)生堿骨料反應(yīng)的風(fēng)險已經(jīng)大大降低。難怪有人感慨地發(fā)問：堿骨料大大降低。難怪有人感慨地發(fā)問：堿骨料反應(yīng)你在哪里？反應(yīng)你在哪里？與其嚴格控制堿活性骨料，與其嚴格控制堿活性骨料，不如嚴格控制骨料含泥量來的更實際、更不如嚴格控制骨料含泥量來的更實際、更有效？有效？如何對待堿活性骨料？如何對待堿活性骨料？海砂含鹽要警惕！海砂含鹽要警惕！海砂中含氯鹽易誘發(fā)混凝土鋼筋銹蝕海砂中含

29、氯鹽易誘發(fā)混凝土鋼筋銹蝕 對于可能處于干濕交替、凍融循環(huán)下的對于可能處于干濕交替、凍融循環(huán)下的混凝土，粗、細骨料中的含泥量應(yīng)分別低于混凝土，粗、細骨料中的含泥量應(yīng)分別低于0.7%0.7%和和1%1%，粗、細骨料中的水溶性氯化物折，粗、細骨料中的水溶性氯化物折合氯離子含量均不應(yīng)超過骨料質(zhì)量的合氯離子含量均不應(yīng)超過骨料質(zhì)量的0.02%0.02%。如使用環(huán)境的季節(jié)或日夜溫差劇烈，應(yīng)選用如使用環(huán)境的季節(jié)或日夜溫差劇烈，應(yīng)選用線性系數(shù)較小的粗骨料，以提高混凝土的抗線性系數(shù)較小的粗骨料，以提高混凝土的抗裂。裂。 2012-12-18骨料中有害雜質(zhì)骨料中有害雜質(zhì)【案例案例4-14-1】 砂質(zhì)量不合格導(dǎo)致混凝

30、土凝結(jié)異常砂質(zhì)量不合格導(dǎo)致混凝土凝結(jié)異常n概況 某工廠的鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，使用強度設(shè)計等級C30的混凝土，混凝土澆筑后，第二天檢查發(fā)現(xiàn)部分硬化結(jié)塊，部分呈疏松狀，未完全硬化，輕輕敲擊紛紛落下，混凝土基本無強度，工程被迫停工，從混凝土的形態(tài)上可以看出有部分砂粒表面無水泥漿，大部分砂粒間水泥漿較少。2012-12-18n 經(jīng)調(diào)查，混凝土用砂含泥量超過標準一經(jīng)調(diào)查，混凝土用砂含泥量超過標準一倍以上，降低了混凝土的強度。倍以上，降低了混凝土的強度。n其次，砂子細度模數(shù)小，砂率偏高，在其次，砂子細度模數(shù)小，砂率偏高，在質(zhì)量相同情況下，表面積大大增加，需質(zhì)量相同情況下，表面積大大增加，需要更多的水泥漿包

31、裹，而此工程混凝土要更多的水泥漿包裹，而此工程混凝土配合比并沒有充分考慮者以上情況，水配合比并沒有充分考慮者以上情況，水泥用量偏低，砂粒表面沒有被包裹層或泥用量偏低，砂粒表面沒有被包裹層或包裹層太薄，這影響了混凝土的凝結(jié)和包裹層太薄，這影響了混凝土的凝結(jié)和強度。強度。n第三，由于現(xiàn)場砂粒細、含泥量大，砂第三，由于現(xiàn)場砂粒細、含泥量大，砂團不易分散，按常規(guī)攪拌時間，不能充團不易分散，按常規(guī)攪拌時間，不能充分使水泥漿完全包裹砂粒。導(dǎo)致混凝土分使水泥漿完全包裹砂粒。導(dǎo)致混凝土拌和物不均勻。拌和物不均勻。 2012-12-18【案例案例 4-24-2】骨料含有害雜質(zhì)引發(fā)事故骨料含有害雜質(zhì)引發(fā)事故n概況

32、某廠一座四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠概況某廠一座四層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房，梁、柱為現(xiàn)澆混凝土。該廠房于房，梁、柱為現(xiàn)澆混凝土。該廠房于19881988年年1 1月開工，工期為月開工，工期為1010個月，交付使用后一個月個月，交付使用后一個月就在梁、柱等多處出現(xiàn)爆裂。半年后混凝土就在梁、柱等多處出現(xiàn)爆裂。半年后混凝土柱基、大梁根部等處混凝土也陸續(xù)出現(xiàn)爆裂，柱基、大梁根部等處混凝土也陸續(xù)出現(xiàn)爆裂，嚴重的導(dǎo)致大梁折斷。嚴重的導(dǎo)致大梁折斷。2012-12-18 分析分析使用含有害雜質(zhì)的工業(yè)廢渣做骨料。使用含有害雜質(zhì)的工業(yè)廢渣做骨料。取裂縫處碎片進行取裂縫處碎片進行X X射線分析，發(fā)現(xiàn)其中晶射線分析，發(fā)現(xiàn)

33、其中晶體多為方鎂石體多為方鎂石, ,并含有少量生石灰石，裂縫并含有少量生石灰石，裂縫是由于方鎂石、生石灰石水化膨脹造成。調(diào)是由于方鎂石、生石灰石水化膨脹造成。調(diào)查發(fā)現(xiàn)該廠為節(jié)省資金，使用含有查發(fā)現(xiàn)該廠為節(jié)省資金，使用含有MgOMgO和和CaOCaO的工業(yè)廢渣代替部分混凝土骨料，導(dǎo)致了事的工業(yè)廢渣代替部分混凝土骨料，導(dǎo)致了事故的發(fā)生。故的發(fā)生。2012-12-18【案例案例4-34-3】愛爾蘭砌塊廠混凝土不凝結(jié)愛爾蘭砌塊廠混凝土不凝結(jié)分析：骨料中含有混凝土質(zhì)量分析：骨料中含有混凝土質(zhì)量0.11%0.11%的硫化鉛的硫化鉛或或0.15%0.15%的硫化鋅。對于水泥的水化而言，的硫化鋅。對于水泥的水

34、化而言，他們是相當有效的緩凝劑，因而在養(yǎng)護他們是相當有效的緩凝劑，因而在養(yǎng)護3 3天天后沒有產(chǎn)生任何強度后沒有產(chǎn)生任何強度2011-11-29吸水性和表面潮濕狀態(tài)吸水性和表面潮濕狀態(tài) 當所有可滲透孔都充滿水而表面沒有水膜時當所有可滲透孔都充滿水而表面沒有水膜時稱為稱為飽和面干狀態(tài)（飽和面干狀態(tài)（SSDSSD）。 吸水能力的定義吸水能力的定義是骨料從烘干到飽和面干狀是骨料從烘干到飽和面干狀態(tài)所需要的水分總量。態(tài)所需要的水分總量。 有效吸水量的定義有效吸水量的定義則是是骨料從氣干到飽和則是是骨料從氣干到飽和面干狀態(tài)的所需的水量。面干狀態(tài)的所需的水量。 骨料吸水能力的測定較為方便，它還可骨料吸水能力

35、的測定較為方便，它還可以粗略的作為孔隙率和強度的量度。以粗略的作為孔隙率和強度的量度。2012-12-18飽和面干試模和試驗飽和面干試模和試驗砂子含水的三種狀態(tài)砂子含水的三種狀態(tài)天然砂我國標準規(guī)定以絕干狀態(tài)作為混凝土配合比設(shè)我國標準規(guī)定以絕干狀態(tài)作為混凝土配合比設(shè)計的基礎(chǔ)，易誘發(fā)混凝土質(zhì)量波動計的基礎(chǔ)，易誘發(fā)混凝土質(zhì)量波動。日本是以飽和面干狀態(tài)為混凝土配合比設(shè)計的日本是以飽和面干狀態(tài)為混凝土配合比設(shè)計的基礎(chǔ)?；A(chǔ)。飽和面干骨料中所含的水不參與水化和混凝土微結(jié)構(gòu)的形成，也不參與混凝土的拌和，是屬于骨料本身的一部分，只會在混凝土硬化后自由水減少后才能出來對界面起養(yǎng)護作用。2012-12-18骨料干

36、燥狀態(tài)的選擇骨料干燥狀態(tài)的選擇濕砂的濕脹現(xiàn)象濕砂的濕脹現(xiàn)象 濕砂會有濕脹現(xiàn)象因為水分產(chǎn)生的表面張力將顆粒推開，這取決于骨料的含水量和粒級。 由于絕大多數(shù)骨料是在潮濕狀態(tài)下被送由于絕大多數(shù)骨料是在潮濕狀態(tài)下被送到拌站的如果依照體積來配料，體積就到拌站的如果依照體積來配料，體積就會有相當大的波動。因此在驗收材料和會有相當大的波動。因此在驗收材料和配制混凝土按應(yīng)該按照質(zhì)量進行驗收和配制混凝土按應(yīng)該按照質(zhì)量進行驗收和配料。配料。2012-12-18配按照質(zhì)量進行驗收和配料按照質(zhì)量進行驗收和配料骨料的滲透性骨料的滲透性 由于忽略對骨料的研究，造成很多認識由于忽略對骨料的研究，造成很多認識上的誤區(qū)。上的誤

37、區(qū)。 例如：骨料與水泥漿體滲透系數(shù)的影響：例如：骨料與水泥漿體滲透系數(shù)的影響： 多數(shù)大理巖、暗色巖、閃長巖、玄武巖，以及多數(shù)大理巖、暗色巖、閃長巖、玄武巖，以及密實的花崗巖滲透系數(shù)在密實的花崗巖滲透系數(shù)在1101012 cm/sec左右，左右，有些品種的花崗巖、石灰?guī)r、砂巖和燧石要大兩個有些品種的花崗巖、石灰?guī)r、砂巖和燧石要大兩個數(shù)量級。一些巖石孔隙率不到數(shù)量級。一些巖石孔隙率不到10，而滲透性卻比而滲透性卻比水泥漿大得多的原因，是因為骨料中的毛細孔孔徑水泥漿大得多的原因，是因為骨料中的毛細孔孔徑通常要大得多。多數(shù)成熟水泥漿的毛細孔徑為通常要大得多。多數(shù)成熟水泥漿的毛細孔徑為10100nm，而

38、骨料的毛細孔平均要大于而骨料的毛細孔平均要大于10m。 摘自P. K. Mehta. Concrete: Structures, Properties and Materials.巖石種類巖石種類滲透系數(shù)（滲透系數(shù)（cm/sec） 滲透系數(shù)相同成熟滲透系數(shù)相同成熟水泥漿的水灰比水泥漿的水灰比密實的暗色巖密實的暗色巖2.4710120.38石英閃長巖石英閃長巖8.2410120.42大理巖大理巖2.3910110.48大理巖大理巖5.7710100.66花崗巖花崗巖5.351090.70砂巖砂巖1.231080.71花崗巖花崗巖1.561080.71骨料的滲透系數(shù)與相對應(yīng)水化水泥漿體的滲透系數(shù)骨

39、料的滲透系數(shù)與相對應(yīng)水化水泥漿體的滲透系數(shù)摘自P. K. Mehta. Concrete: Structures, Properties and Materials. 在理論上，在水泥漿里摻用低滲透性的骨在理論上，在水泥漿里摻用低滲透性的骨料顆粒會降低體系（尤其是當水泥漿的水膠比料顆粒會降低體系（尤其是當水泥漿的水膠比大、齡期短，毛細孔孔隙率大）的滲透性，因大、齡期短，毛細孔孔隙率大）的滲透性，因為骨料顆粒會切斷水泥漿基體內(nèi)的流動通道。為骨料顆粒會切斷水泥漿基體內(nèi)的流動通道。與水泥凈漿相比，水灰比和成熟度相同的砂漿與水泥凈漿相比，水灰比和成熟度相同的砂漿或混凝土滲透系數(shù)應(yīng)該比較小。但實際上試驗

40、或混凝土滲透系數(shù)應(yīng)該比較小。但實際上試驗數(shù)據(jù)表明并非如此。數(shù)據(jù)表明并非如此。水泥漿或砂漿里摻入骨料水泥漿或砂漿里摻入骨料增大了滲透性。事實上，骨料的粒徑越大，滲增大了滲透性。事實上，骨料的粒徑越大，滲透系數(shù)越大。透系數(shù)越大。摘自P. K. Mehta. Concrete: Structures, Properties and Materials.骨料對混凝土滲透性的影響骨料對混凝土滲透性的影響強度與彈性模量強度與彈性模量一、強一、強 度度n碎石的強度可用抗壓強度和壓碎指標值表示，卵石的強度只用壓碎指標值表示。n 巖石立方強度試驗，是用母巖制成555 立方體，或直徑與高度均為5的圓柱體試樣，浸泡

41、水中4，待吸水飽和后進行抗壓試驗。石子抗壓強度與設(shè)計要求的混凝土強度等級之比，不應(yīng)低于1.5的觀點已經(jīng)不再適用。2012-12-18強度與彈性模量強度與彈性模量n現(xiàn)行標準中對于高強混凝土，要求粗骨料巖石抗壓強度至少應(yīng)比混凝土設(shè)計強度高30%。n對于普通等級干硬性混凝土、塑性混凝土仍要求粗骨料巖石抗壓強度至少應(yīng)比混凝土設(shè)計強度高20%。n配制C60以下的泵送混凝土?xí)r，對普通石子可不要求強度2012-12-18石子強度和混凝土強度的關(guān)系石子強度和混凝土強度的關(guān)系 骨料強度對混凝土強度的影響隨混凝土拌和物漿骨比的增大而增加：干硬性混凝土(貧混凝土)低塑性混凝土( 坍落度1040mm ) 塑性混凝土(

42、坍落度50100mm ) 流態(tài)混凝土(坍落度100mm 120mm ) 高流態(tài)混凝土(坍落度150mm）自密實混凝土(坍落度240mm）石子強度影響有小無2012-12-18強度與彈性模量強度與彈性模量n過去教科書中要求巖石強度與混凝土強度之比應(yīng)該不小于1.5的說法忽略了現(xiàn)代混凝土是以預(yù)拌泵送混凝土為主，石子在混凝土中呈懸浮狀態(tài)，混凝土強度基本上與骨料強度相關(guān)不大的現(xiàn)狀。至于玄武巖比石灰?guī)r配制的混凝土強度高的機理是不是由于強度高還有待研究。2012-12-18 壓碎指標是將一定重量氣干狀態(tài)下10-20的石子裝入一定規(guī)格的金屬圓桶內(nèi)，在試驗機上施加荷載到200，卸荷后稱取試樣質(zhì)量（0），再用孔徑

43、為2.36的篩子篩除被壓碎的細粒，稱取試樣的篩余量（m1），用下式計算壓碎指標： a-壓碎指標值，%； 0-試樣質(zhì)量，g； m1-壓碎試驗后試樣的篩余量，g。 壓碎指標值越小，骨料的強度越高。%100010mmma 各種巖石抗壓強度各種巖石抗壓強度（美國）種類種類試樣數(shù)目試樣數(shù)目抗壓強度（抗壓強度（MPaMPa）平均平均最大最大最小最小花崗巖花崗巖278278181181257257114114石灰石石灰石2412411591592412419393砂砂 巖巖79791311312402404444大理石大理石34341171172442445151石英巖石英巖2626252252423423

44、124124片麻巖片麻巖36361471472352359494 多數(shù)巖石的強度在多數(shù)巖石的強度在100-300MPa100-300MPa之間，同種巖石的強度之間，同種巖石的強度相差很大，值得重視。相差很大，值得重視。 骨料對混凝土強度的影響骨料對混凝土強度的影響 骨料強度對普通強度混凝土的影響很小，骨料強度對普通強度混凝土的影響很小，因為骨料的強度比混凝土中水泥石基體和因為骨料的強度比混凝土中水泥石基體和界面過渡區(qū)的強度要高出數(shù)倍。換句話說，界面過渡區(qū)的強度要高出數(shù)倍。換句話說，破壞是由其他兩相決定，絕大多數(shù)天然骨破壞是由其他兩相決定，絕大多數(shù)天然骨料的強度得不到利用。料的強度得不到利用。

45、然而，除了強度，骨料的其他特性，然而，除了強度，骨料的其他特性，如粒如粒徑、形狀、表面結(jié)構(gòu)、級配和礦物組成徑、形狀、表面結(jié)構(gòu)、級配和礦物組成都都在不同程度上影響著混凝土的強度。在不同程度上影響著混凝土的強度。2012-12-18 例如，骨料品種不同,親水性不同,拌和的混凝土強度也不同。為了使水泥漿能很好地包裹骨料表面,除水膠比外骨料還應(yīng)有良好的親水性。親水性能很好的骨料易被浸濕并形親水性能很好的骨料易被浸濕并形成水化物成水化物, ,增強了粘結(jié)力增強了粘結(jié)力, ,提高了混凝土強度提高了混凝土強度。相反,如果骨料表面憎水不易濕潤,將影響生成物與骨料共生條件,粘結(jié)力差,混凝土強度會降低。2012-1

46、2-18 骨料對混凝土強度的影響骨料對混凝土強度的影響骨料彈性模量對混凝土界面的影響骨料彈性模量對混凝土界面的影響n骨料的彈性模量相差很大，花崗巖、暗色巖、玄武巖的彈性模量在70-140GPa之間；砂巖、石灰石巖和礫石的彈性模量在21-49GPa之間；輕骨料的彈性模量在14-21GPa之間；水泥基體的彈性模量在7-28GPa之間。n粗骨料的彈性模量越高、用量越大，混凝土的彈性模量就越高，這主要體現(xiàn)在高強混凝土中。在中低等強度混凝土中使用高彈性模量石子對界面不利。2012-12-18 砂子的堅固性，是指砂在自然風(fēng)化和其它外界物理化學(xué)因素作用下抵抗破裂的能力。通常天然砂以硫酸鈉溶液干濕循環(huán)5次后的

47、質(zhì)量損失來表示；人工砂采用壓碎指標法進行試驗。 處于凍融循環(huán)下的重要工程混凝土，宜進處于凍融循環(huán)下的重要工程混凝土，宜進行骨料的堅固性試驗，堅固性試驗的失重率小行骨料的堅固性試驗，堅固性試驗的失重率小于于5%(5%(細料細料) )和和8%(8%(粗骨料粗骨料) )。 2012-12-18 根據(jù)有關(guān)規(guī)定，在橋梁上游米以及下根據(jù)有關(guān)規(guī)定，在橋梁上游米以及下游米的水域?qū)儆诮雇谏暗膮^(qū)域。如果在游米的水域?qū)儆诮雇谏暗膮^(qū)域。如果在橋梁附近進行挖砂，會對橋梁造成一定的危害作橋梁附近進行挖砂，會對橋梁造成一定的危害作用。挖砂將改變河床自然坡度及水流形態(tài)，導(dǎo)致用。挖砂將改變河床自然坡度及水流形態(tài)，導(dǎo)致河床隨

48、水流由高向低處不斷下切。河床下切對大河床隨水流由高向低處不斷下切。河床下切對大橋帶來的直接影響是：橋墩基礎(chǔ)周圍的砂土被淘橋帶來的直接影響是：橋墩基礎(chǔ)周圍的砂土被淘涮，導(dǎo)致橋基越來越淺，下切的河床與橋墩周邊涮，導(dǎo)致橋基越來越淺，下切的河床與橋墩周邊的水泥保護層之間形成空洞，防護層失掉支撐。的水泥保護層之間形成空洞，防護層失掉支撐。如果遭遇洪水或其他事故，橋梁的穩(wěn)固性將大大如果遭遇洪水或其他事故，橋梁的穩(wěn)固性將大大減弱。減弱。河砂的亂采亂挖與人工砂的利用河砂的亂采亂挖與人工砂的利用2012-12-18盲目無度的非法盲目無度的非法采砂導(dǎo)致河床下采砂導(dǎo)致河床下陷，使位于晉江陷，使位于晉江上游西溪上的漳

49、上游西溪上的漳（平）泉（州）（平）泉（州）線跨河鐵路橋的線跨河鐵路橋的橋墩基礎(chǔ)嚴重裸橋墩基礎(chǔ)嚴重裸露，直接威脅著露，直接威脅著鐵路橋列車運行鐵路橋列車運行的安全的安全做好機制砂是當前混凝土行業(yè)的一件大事做好機制砂是當前混凝土行業(yè)的一件大事 細骨料的品質(zhì)不僅直接影響新拌混凝土細骨料的品質(zhì)不僅直接影響新拌混凝土的工作性，影響混凝土的漿骨比，最終影的工作性，影響混凝土的漿骨比，最終影響混凝土的耐久性。隨著優(yōu)質(zhì)河砂資源的響混凝土的耐久性。隨著優(yōu)質(zhì)河砂資源的枯竭，機制砂已經(jīng)和正在成為混凝土生產(chǎn)枯竭，機制砂已經(jīng)和正在成為混凝土生產(chǎn)的主要砂源。的主要砂源。圍繞機制砂加工產(chǎn)業(yè)的迅速圍繞機制砂加工產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，我們面臨一個重大機會發(fā)展，我們面臨一個重大機會，如果做得如果做得好，中國混凝土骨料的質(zhì)量將實現(xiàn)跨躍性好，中國混凝土骨料的質(zhì)量將實現(xiàn)跨躍性提高，這對中國混凝土產(chǎn)業(yè)和結(jié)構(gòu)工程質(zhì)提高，這對中國混凝土產(chǎn)業(yè)和結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量具有戰(zhàn)略意義量具有戰(zhàn)略意義。 請注意降低骨料的空隙率，減少漿體請注意降低骨料的空隙率，減少漿體用量！用量！ 請注意骨料的顆粒形狀和級配，會影請注意骨料的顆粒形狀和級配，會影響混凝土的和易性，增加漿體用量！響混凝土的和易性，增加漿體